Элементы и устройства оптоэлектроники. Самохвалов М.К. - 36 стр.

UptoLike

ВУЗ: 

УлГТУ | Ульяновск

Составители: 

Рубрика: 

35
Рис. 13. Упрощенная схема фоторезистора.
4) . Поверхностными и контактными эффектами пренебрегают.
5) . Дрейф и рекомбинация в объеме характеризуются некоторыми усреднен-
ными постоянными значениями µ
n
, µ
p
и τ
n
, τ
p
.
6) . В засвеченном состоянии реализуется высокий уровень возбуждения
(n
ф
≈ р
ф
›› n
о
,р
о
).
7) . Полупроводник имеет монополярную проводимость, обычно электрон-
ную, т. е. неосновные носители заряда сразу же захватываются ловушками.
Эти ограничения позволяют легко определить все основные параметры.
Ток через фоторезистор – J
Ф
= V
R
/R
св
, где V
R
- напряжение, приложенное к
фоторезистору. Отношение темнового сопротивления к световому: R
T
/R
св
=
ρ
о
*µ
n
*τ
n
*e*λ*P
изл
/ (hc*V), где P
изл
- мощность излучения, падающего на фоторе-
зистор, V – объем фоторезистора.
Чувствительность S
V
= µ
n
*τ
n
*(e*λ / hc)*(V
R
/l
2
).
Коэффициент усиления Z = µ
n
*τ
n
*V
R
/l
2
= τ
n
/t
пр
. t
пр
= l
2
/µ
n
*V
R
- время пролета
электрона через фоторезистор.
К особенностям данных соотношений относится то, что значения всех пара-
метров возрастают, когда µ
n
*τ
n
возрастает, то есть, для фоторезисторов лучше
использовать полупроводники с большими подвижностями µ
n
и временами
жизни носителей τ
n
, что является редко совместимым. Поскольку R
T
/R
св
~ 1/V,
то выгодно уменьшать объем полупроводника. Коэффициент усиления и чувст-
вительность Z и S
Ф
возрастают ~ V
R
/l
2
, но при высоких напряженностях поля в
полупроводнике образуется пространственный заряд, и когда он захватывает
всю область между контактами, тогда t
пр
=τ
м
– времени диэлектрической релак-
сации, не зависящему от приложенного напряжения.
Предельное теоретическое значение коэффициента усиления Z
max
=τ
n
/τ
м
для
высокоомных полупроводников достигает 10
6
–10
7
. В низкоомных полупровод-
никах с ростом напряжения уменьшается µ
n
и происходит ограничение скоро-
сти носителей заряда, приводящее к насыщению коэффициента усиления Z
max
=
τ
n
*V
max
/l.
С ростом величины приложенного напряжения V
R
и мощности падающего
излучения P
изл
происходит разогрев фоторезистора и увеличение шумов, тогда
R
T
уменьшается, R
св
- увеличивается. Максимальная рабочая температура свя-
зана с шириной запрещенной зоны применяемого полупроводника и длиной
волны оптического излучения следующими соотношениями: T
max
= C
1
*E
g
=
C
2
*λ, где E
g
измеряется в эВ; λ - в мкм. C
1
– 400-800 К/эВ для примесного и
собственного поглощения в полупроводниках; C
2
– 500-1000 К/мкм.
Инерционность фоторезистора, определяемая значениями постоянной време-
ни релаксации полупроводника, τ
рел
= С
3
*τ
n
, где обычно С
3
= 1, зависит от сте-
пени возбуждения и типа фотопроводника.
l
d
V
w

Страницы